唐蘭蘭,趙翠萍,王海濤
1 新疆維吾爾自治區(qū)地震局,烏魯木齊 830011
2 中國地震局地震預(yù)測研究所,北京 100036
2008年新疆烏恰6.8級地震序列震源特征及帕米爾東北緣應(yīng)力場研究
唐蘭蘭1,趙翠萍2*,王海濤1
1 新疆維吾爾自治區(qū)地震局,烏魯木齊 830011
2 中國地震局地震預(yù)測研究所,北京 100036
本文使用新疆區(qū)域數(shù)字地震臺站記錄的寬頻帶長周期數(shù)字波形資料,在時間域反演了2008年10月5日新疆烏恰6.8級地震的強(qiáng)余震及其周圍先后發(fā)生的52次中等強(qiáng)度地震的矩張量解,結(jié)合Harvard大學(xué)在該區(qū)域的地震矩張量結(jié)果,研究了帕米爾東北緣的應(yīng)力場分區(qū)特征.研究結(jié)果顯示,位于印度板塊向歐亞板塊推擠的前緣及向北凸出的弧型構(gòu)造的最北緣的卡茲克阿爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶,以逆沖推覆活動為主,并有部分走滑類型的地震,基本不存在正斷層類型的地震;該弧型構(gòu)造近東西走向的頂部(文中的西區(qū))與其北西走向的東側(cè)(文中的東區(qū))的局部應(yīng)力場最大主壓應(yīng)力方向不同,分別為NW、NNE方向,顯示出在承受印度板塊向歐亞板塊俯沖作用的同時,東區(qū)也更多的受到了塔里木塊體順時針旋轉(zhuǎn)作用的影響.位于帕米爾陸內(nèi)俯沖和變形作用強(qiáng)烈、碰撞造成深源地震帶東段的南區(qū),地震以走滑錯動為主,逆斷、正斷層都有,顯示出相對復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài).位于帕米爾高原內(nèi)部的西區(qū)和南區(qū)的應(yīng)力場最大主壓應(yīng)力方向一致,由北向南,由最大主壓應(yīng)力軸接近水平,過渡為最大主張應(yīng)力軸接近水平,一定程度揭示了板塊俯沖的狀態(tài).結(jié)合南區(qū)和西區(qū)的地震深度差異及機(jī)制解中斷層面的傾角,推測在中帕米爾的東部,由北向南的板塊俯沖至150~170km深度,俯沖角度為60°左右.
帕米爾地區(qū),地震矩張量反演,應(yīng)力場特征
帕米爾東北側(cè)是天山褶皺帶、西昆侖造山帶和塔里木塊體3個地質(zhì)構(gòu)造單元的交接帶,在印度板塊和歐亞板塊的碰撞和持續(xù)匯聚作用下,作為中國大陸受印度板塊動力作用最強(qiáng)烈的地區(qū)之一,帕米爾的陸內(nèi)俯沖和變形作用非常強(qiáng)烈[1-2].地質(zhì)學(xué)及地球物理觀測數(shù)據(jù)表明歐亞大陸巖石圈深部向帕米爾俯沖至少有200km,使帕米爾的地殼比正常的地殼增厚了大約2倍[3-4].帕米爾構(gòu)造帶則沿其前緣的帕米爾北緣推覆構(gòu)造帶向北仰沖到歐亞大陸的穩(wěn)定地塊之上,南天山也因受到來自印度板塊和歐亞板塊碰撞的影響,向南仰沖到穩(wěn)定的塔里木板塊北緣之上,該地區(qū)現(xiàn)今的縮短速率達(dá)到19~20mm/a[5-6],幾乎占去印度板塊向北推移速率的一半[1].印度板塊由南向北強(qiáng)烈的推擠,在位于印度板塊向歐亞板塊推擠前緣的帕米爾東北緣,形成了一系列壯觀的向北凸出的弧型推覆構(gòu)造,這些弧型推覆構(gòu)造在東西兩側(cè)由正向逆沖漸變?yōu)樾睕_-走滑大斷裂,顯示出東側(cè)右旋、西側(cè)左旋的斷層活動特征.弧型推覆構(gòu)造的東側(cè)、NW走向的逆斷層與斜切天山NW向的塔拉斯-費(fèi)爾干那深大右旋走滑逆沖斷裂帶、NW向的西昆侖北緣走滑斷裂構(gòu)造在新疆烏恰地區(qū)交匯,這里發(fā)生的1985年烏恰7.3級強(qiáng)震破裂機(jī)制復(fù)雜,顯示出上述幾條斷裂的影響[7].
上述向北凸出的帕米爾北緣弧形推覆構(gòu)造帶,由艾卡爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶(簡稱艾卡爾特?。┡c卡茲克阿爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶(簡稱卡茲克阿爾特?。┠稀⒈眱蓷l巨型邊緣弧形構(gòu)造帶及其間的推覆構(gòu)造構(gòu)成.頻繁發(fā)生的中強(qiáng)地震沿這兩個活動褶皺-逆斷裂帶形成了南北兩條極為顯著的深、淺源地震帶(圖1).其中卡茲克阿爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶自西向南東由近東西走向的卡巴加特弧和NW走向的烏帕爾兩個次級弧型構(gòu)造構(gòu)成,是6級以上地震頻繁發(fā)生的場所.2008年10月5日新疆烏恰MS6.8地震(圖1中5號地震)位于卡茲克阿爾特斷裂的中西段,在1974年8月11日烏恰西南MS7.4地震(圖1中1號地震)以東20km左右,其主要余震沿該斷裂呈北北東向分布.而1985年烏恰MS7.3強(qiáng)震(圖1中3號地震)則發(fā)生在斷裂東端的NW走向的烏帕爾弧,這里還發(fā)生了1983年2月13日MS6.7地震(圖1中2號地震)、1990年4月17日疏附MS6.4地震(圖1中4號地震).
獨(dú)特的構(gòu)造環(huán)境使得帕米爾東北緣成為地球動力學(xué)研究的典型地區(qū)[2,7,8-16].然而,前人對研究區(qū)域或其附近開展的應(yīng)力場研究,都是基于Harvard大學(xué)的矩張量解[17]或者利用初動解[18],前者只有1970年以來4.8級以上地震,后者的質(zhì)量受觀測條件的局限.本文利用“十五”以來新建的新疆區(qū)域臺網(wǎng)中寬頻帶臺站記錄的三分量地震波形數(shù)據(jù),在時間域反演了烏恰MS6.8地震震源區(qū)及其附近區(qū)域2006年以來的52次MS3.7以上地震的矩張量解.在結(jié)合Harvard大學(xué)的矩張量解基礎(chǔ)上,研究了帕米爾東北緣這個典型構(gòu)造區(qū)域近年來的震源機(jī)制類型及局部應(yīng)力場特征.
獲取地震的震源機(jī)制解是認(rèn)識地震發(fā)震斷層及破裂特征的主要手段.地震的震源應(yīng)力場攜帶著區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場及構(gòu)造運(yùn)動的信息,因此震源機(jī)制解還為構(gòu)造應(yīng)力場的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù).由于中等地震的能量相對較小,通常難以利用遠(yuǎn)場波形反演地震矩張量解.利用P波初動求震源機(jī)制解,當(dāng)近場沒有足夠的臺站分布時,觀測所能提供的初動資料數(shù)量以及這些初動點在震源球上分布的均勻程度對結(jié)果有相當(dāng)大的影響,因此獲得的機(jī)制解常常可靠性較差.隨著新建的“十五”國家和區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)的運(yùn)行,利用區(qū)域震源寬頻帶記錄進(jìn)行中小地震的震源參數(shù)的研究,成為近年來一個活躍的研究領(lǐng)域[19-21].許多研究表明,由于區(qū)域長周期地震波對速度結(jié)構(gòu)的橫向變化及密度的非均勻性相對不敏感,如果震源位置比較準(zhǔn)確,地震滿足震源的同步假設(shè),波形信噪比高,則用區(qū)域范圍稀疏臺站記錄的三分量長周期波形就足以反演得到穩(wěn)定的矩張量解.另外,由P波初動得到的機(jī)制解僅僅是初始破裂面,由波形反演結(jié)果得到的則是整個破裂過程的信息,由于初始破裂方向并不一定與地震的斷層錯動完全一致,因此矩張量解得到的震源機(jī)制結(jié)果相對更加完整和可靠[22-26].
本文使用了Dreger等[22]提出的利用區(qū)域范圍長周期體波三分量波形在時間域反演地震矩張量解的程序,方法原理詳見文獻(xiàn)[26].該方法目前在南加州臺網(wǎng)及全球多個國家臺網(wǎng)中運(yùn)行以提供近實時地震矩張量解,在我國伽師及汶川地震序列研究中也得到了應(yīng)用[26-27].理論地震圖的正演計算使用經(jīng)Saikia[28]改進(jìn)的離散波數(shù)積分方法.當(dāng)使用長周期波形資料時,地震滿足震源為點源的假設(shè),震源時間函數(shù)直接取δ函數(shù).每個參加反演的臺站可以分別使用不同的地殼速度、密度等.由于部分寬頻帶臺站儀器的自身低頻噪音較為顯著,長周期濾波后觀測波形受到影響,本文使用三分量速度波形進(jìn)行反演.
具體反演過程是:首先對觀測波形進(jìn)行去均值、去傾校正,反褶積儀器傳遞函數(shù),將記錄變?yōu)閷嶋H速度值(m/s),再旋轉(zhuǎn)到Z、R、T分量.然后對觀測資料使用Butterworth帶通濾波器濾波到需要的長周期頻段,以剔除較低頻和較高頻噪聲而不破壞用于矩張量反演的信息.對計算的Green函數(shù)也濾波到與觀測數(shù)據(jù)同樣的頻率范圍.最后采用迭代擬合相關(guān)系數(shù)的方法對觀測波形和理論波形進(jìn)行擬合.
對于烏恰MS6.8主震,由于該方法對于6級地震要求區(qū)域范圍的臺站在0.01~0.05Hz幅頻響應(yīng)平坦,能滿足條件的僅有喀什臺,所以本研究采用傳統(tǒng)的P波初動方法求解該地震的震源機(jī)制解.
本文進(jìn)一步采用了Gephart和Forsyth[29-30]提出的一種被廣泛使用的確定應(yīng)力場的反演程序FMSI,對研究區(qū)域的應(yīng)力場主軸方向和傾角進(jìn)行了反演.該方法假設(shè)斷層面上的剪切應(yīng)力方向與斷層的滑動方向一致,然后利用網(wǎng)格搜索方法尋找一組地震的最佳擬合應(yīng)力張量.每個地震的殘差定義為使兩個節(jié)面上的滑動角與應(yīng)力模型預(yù)測的滑動角一致的最小旋轉(zhuǎn)角.平均殘差表示研究區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力張量的非均勻程度,平均殘差小于6°代表研究區(qū)域較均勻的應(yīng)力條件,而大于9°代表應(yīng)力場有較高的非均勻性[31-32].
2003年以來,“十五”新疆區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)在帕米爾東北緣附近的寬頻帶數(shù)字地震臺站有喀什(KSH)、烏?。╓UQ)、阿圖什(ATS)、八盤水磨(BPM)、英吉沙(YJS)、葉城(YCH)、塔什庫爾干(TAG).本文利用上述7個臺站記錄的寬頻帶三分量地震波形數(shù)據(jù)的長周期波形,反演2006-2010年期間,除2008年10月5日MS6.8地震外的MS3.7以上地震的矩張量解.
近年來,隨著我國區(qū)域臺網(wǎng)儀器布設(shè)數(shù)量劇增,數(shù)字地震觀測數(shù)據(jù)大量產(chǎn)出,應(yīng)用這些數(shù)字地震資料的研究得到了快速發(fā)展,也對地震數(shù)據(jù)的高質(zhì)量產(chǎn)出提出了要求.Niu等[33]通過對寬頻帶儀器遠(yuǎn)場直達(dá)P波三分量的極性分析,檢測了全國寬頻帶地震臺在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的儀器方位角以及初至波極性倒轉(zhuǎn)等問題,該研究結(jié)果顯示,本研究使用的7個臺站未出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,其中的阿圖什、喀什、塔什庫爾干3個臺地震計“BHN”方向與地理北極方位角偏差分別為10°、11°、-10°,略大于認(rèn)為可以接受的8°偏差.因此,在進(jìn)行波形反演前,我們進(jìn)行了方位角偏差校正實驗,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過校正后的波形得到的矩張量反演結(jié)果與校正前得到的結(jié)果差異很小,可以忽略其方位角偏差造成的影響.
反演地震矩張量的重要步驟之一是計算格林函數(shù),其計算結(jié)果在很大程度上影響反演結(jié)果的可靠性,因此速度模型的建立是一件非?;A(chǔ)而關(guān)鍵的工作.本文計算理論地震圖使用了Crust2.0的2°×2°分層的速度和密度結(jié)構(gòu)模型,Crust2.0模型是一個被廣泛使用的模型,分辨率2°×2°.作者將該模型與研究區(qū)已有的速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比,差別不大.同時由于反演方法使用區(qū)域范圍長周期的波形數(shù)據(jù),反演結(jié)果對結(jié)構(gòu)的依賴性不強(qiáng).研究中根據(jù)各個臺站的位置,最終使用了3種速度模型:烏恰(WUQ)、喀什(KSH)、阿圖什(ATS)使用一種速度模型,英吉沙(YJS)、八盤水磨(BPM)使用一種速度模型,葉城(YCH)、塔什庫爾干(TAG)使用一種速度模型.
本研究中,受區(qū)域臺網(wǎng)儀器觀測頻帶的限制,未能反演2008年10月5日MS6.8地震的矩張量解.但我們自IRIS臺網(wǎng)的臺站及新疆區(qū)域臺網(wǎng)中,仔細(xì)讀取了具有清晰初動的133個臺站的P波初動,彌補(bǔ)了新疆臺網(wǎng)均分布于震源東側(cè)的缺陷,采用初動方法確定了其機(jī)制解.臺站分布情況如圖2所示.
圖1 研究區(qū)1964—2008年期間MS>5中強(qiáng)地震震中分布圖(據(jù)ISC地震目錄)不同顏色的圓圈代表不同的地震深度.Fig.1 Distribution of MS>5.0earthquake in the studied region from 1964to 2008(ISC bulletin)Different color circles marks earthquake with different depth.
圖2 計算烏恰6.8級地震震源機(jī)制解所用的133個地震臺站分布圖Fig.2 Distribution of 133stations for calculating the focal mechanism of Wuqia MS6.8earthquake
圖3a為利用133個初動數(shù)據(jù)得到的烏恰6.8級地震的震源機(jī)制解.Harvard大學(xué)在震后即給出了2008年10月5日MS6.8地震的矩心矩張量解(圖3b).由圖3可見,哈佛的解存在一定的走滑分量,兩個結(jié)果斷層走向和震源應(yīng)力場的P、T軸一致,均表明此次地震是逆斷層性質(zhì)的地震.在南傾的節(jié)面附近出現(xiàn)了矛盾符號的臺站,其中的一個節(jié)面與余震分布及發(fā)震位置所處的斷層幾何參數(shù)一致,表明是卡茲克阿爾特斷裂帶中西段發(fā)生破裂的結(jié)果.根據(jù)6.8級地震后的余震分布情況,判斷走向75°、傾角70°、滑動角90°的節(jié)面為此次地震的發(fā)震斷層面.
圖3 2008年10月5日烏恰MS6.8級地震雙力偶震源機(jī)制解(a)本文利用133個P波初動解;(b)Harvard矩張量解;圖中陰影區(qū)為壓縮區(qū),小實心圈表示P波初動向上,小空心圈表示P波初動向下,大實心圈為P軸,大空心圈為T軸.Fig.3 The double-couple focal mechanism for Oct,5,2008 MS6.8event(a)The obtained solution using 133P-wave first motions;(b)The Harvard CMT solution.Compressional quadrants are shaded,the smaller solid circle marks positive P-wave first motions,whereas the smaller open circle marks negative ones,the larger solid circle represents Paxis,the larger open circle represents Taxis.
表1 2008年10月5日烏恰6.8級地震雙力偶震源機(jī)制解Table 1 The double-couple focal mechanism for Oct,5,2008 MS6.8event
研究中得到2006年以來烏恰6.8級地震余震序列及其周緣共52次地震的矩張量解,在52次地震中,多數(shù)解是由2個以上臺站記錄的三分量速度波形數(shù)據(jù)反演得到,理論地震圖與觀測地震圖的相關(guān)系數(shù)大于0.7的有46個,占86.8%;附表1給出了最佳雙力偶分解得到的雙力偶機(jī)制解,圖4給出了三次地震的矩張量解及使用臺站的三分量波形擬合情況.全球很多研究機(jī)構(gòu)對地震矩張量進(jìn)行反演研究,其中哈佛大學(xué)在此方面被公認(rèn)為最權(quán)威的研究機(jī)構(gòu),他們對全球絕大部分Mw>4.8地震矩張量作了反演.為了進(jìn)一步分析本文矩張量反演結(jié)果的可靠性,本文選取哈佛大學(xué)在該地區(qū)和時間段內(nèi)也做出結(jié)果的8個地震進(jìn)行了對比(圖5),圖5中僅繪制了矩張量反演得到的最佳雙力偶分解得到的雙力偶機(jī)制解的兩個截面和P、T軸,結(jié)果顯示本文的計算結(jié)果和哈佛大學(xué)的結(jié)果較為一致,尤其是斷層走向和震源應(yīng)力場的P、T軸.
本研究計算的53次地震中,有31次地震為烏恰6.8級地震的余震,圖6中給出了包括烏恰6.8級地震在內(nèi)的53次地震震中分布及雙力偶震源機(jī)制解的下半球投影,由圖6可見,這些余震基本沿卡茲克阿爾特斷裂的中西段向西展布.余震序列震源機(jī)制解結(jié)果顯示出以與主震一致的逆沖型為主,伴有走滑破裂類型.
圖4 理論波形與實際波形擬合及反演結(jié)果(實線為記錄波形,虛線為理論波形)由上至下分別為:(a)2008年10月13日MS5.2;(b)2008年10月14日MS5.4;(c)2009年7月28日MS4.3.圖中VR代表理論與觀測波形的擬合方差減小.Fig.4 Examples of inversion result,with comparison of the synthetic data with the observed data(Solid line represents observed data,dashed line represents the synthetic waveform)(a)Obc.13,2008,MS5.2;(b)Obc.14,2008,MS5.4;(c)Jul.28,2009,MS4.3.VR is the variance reduction of the observed waveforms with the synthetic ones.
由圖6可見,本文研究的地震在空間上分為三叢,北面的2叢沿卡茲克阿爾特弧分布,分別位于卡茲克阿爾特斷裂的中西段(卡巴加特逆斷裂帶)及東段前緣的烏帕爾弧段,前者是此次6.8級地震余震區(qū),后者是1985年烏恰7.3級地震的震源區(qū);南邊的一叢位于中帕米爾中深源地震帶的東段.我們將Harvard大學(xué)給出的1976—2008年MS≥5.0以上49個地震的矩張量震源機(jī)制解一起進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)2008年10月5日烏恰6.8級地震震源附近的地震大都是逆沖和走滑性質(zhì),45個機(jī)制解中,逆斷層占60%,走滑占36%;1985年烏恰7.3級地震震源區(qū)的地震逆斷類型比走滑類型稍多,30個地震中逆斷層占57%,走滑占40%;而南部的地震以走滑為主,22個深震中走滑地震占54.5%,逆斷、正斷層各占約23%.由附表1可見,西區(qū)斷層節(jié)面的傾角優(yōu)勢分布于30°~60°之間,而東區(qū)的則更加直立,優(yōu)勢分布于60°~90°之間,顯示出沿卡茲克阿爾特弧形斷裂中西部到東端部,斷面傾角逐漸增大且趨于直立的特征,與地質(zhì)考察結(jié)果基本一致[7].
圖5 本文矩張量反演結(jié)果(b)與哈佛CMT結(jié)果(a)對比圖,其中紅色實心圈代表P軸,白色實心圈代表T軸Fig.5 The moment tensor solution obtained by the author(b)and the Harvard CMT solution(a).Red solid circle represent Paxis,white solid circle represent Taxis.
圖6 53次地震的震源機(jī)制解及臺站位置藍(lán)色三角形為臺站位置,機(jī)制解上方的數(shù)字代表發(fā)震年月日,參見附表1.Fig.6 Distribution of the obtained 53focal mechanisms and the location of the stations(blue triangle)The number above the focal mechanisms means time when the event happened,referring to the index in the attached Table 1.
我們把每個地震的P、T、N軸用線段繪于圖7,線段的方向代表方位角,線段的長短表示傾角,越短表示越直立,越長表示越水平.顯然,研究區(qū)三叢地震的P、T、N軸分布也顯示出顯著的空間分區(qū)特征.西區(qū)地震的P軸走向NNW,傾角接近水平,N軸較緩,T軸方向NNE,多數(shù)地震的傾角較陡;東區(qū)的地震以走滑為主,P軸走向NNE,傾角較緩,N軸傾角較陡,走向NNW,T軸走向近EW,傾角較緩;南區(qū)地震的P軸走向NNW,傾角較緩,T軸走向NNE,傾角接近水平.
根據(jù)上述分區(qū)特征,我們利用FMSI方法計算了各區(qū)的應(yīng)力場主軸方向(表2、圖8).從三個區(qū)的應(yīng)力場反演結(jié)果(表2)可以看出,三個研究區(qū)的應(yīng)力場存在差異,西區(qū)與南區(qū)的最大主壓應(yīng)力方向基本一致(N30°W左右),但南區(qū)的最大主壓應(yīng)力軸存在31°的傾角,而西區(qū)最大主壓應(yīng)力軸基本水平,東區(qū)的最大主壓應(yīng)力方向為N25°E,最大主壓應(yīng)力軸與最大主張應(yīng)力軸都具有22°的傾角.可見西區(qū)水平擠壓作用最為明顯,東區(qū)水平擠壓和拉張作用基本相當(dāng),而南區(qū)的水平拉張作用強(qiáng)于擠壓作用.
圖7 P、T、N軸空間分布圖中紅色為本次研究得到的結(jié)果,藍(lán)色為Harvard大學(xué)CMT解的結(jié)果,線段長短代表傾角的大?。?0°-傾角),越短表示越直立.Fig.7 Distribution of the P,T,NaxisRed lines are resolutions from this study,blue lines are 42 resolutions from Harvard CMT.The line length is proportional to plunge angle(90°-plunge angle),the shorter means more vertical.
圖8 震源區(qū)西區(qū)(a)、東區(qū)(b)和南區(qū)(c)的應(yīng)力場反演結(jié)果圖中較大的圓形、三角形、方形分別代表最大、中等及最小壓應(yīng)力軸,其中較小的圓形、三角形、方形分別代表P、N、T軸投影位置.Fig.8 The result of stress field inversion(a)、(b)and(c)give the stress inversion result for the western,eastern and southern region respectively.The larger circle,triangle and rectangle representσ1,σ2,andσ3stress axis respectively;smaller circle,triangle and rectangle represent the projection location of the P,Nand Taxis respectively.
表2 應(yīng)力場反演結(jié)果Table 2 The inversion results of the stress field
本文研究的西區(qū)位于卡茲克阿爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶的中東部,是印度板塊向歐亞板塊推擠的前緣及向北凸出的弧型構(gòu)造的中間部位,這里斷層走向近東西向;而東區(qū)位于卡茲克阿爾特弧形構(gòu)造向東的轉(zhuǎn)彎處,這里斷層方向由其西部的近東西向轉(zhuǎn)為NW向.東、西區(qū)地震的震源深度大多在30 km以內(nèi).根據(jù)矩張量反演結(jié)果,東、西區(qū)均有近60%的地震為逆斷層,近40%的地震為走滑性質(zhì),基本沒有正斷層地震.西區(qū)最大主壓應(yīng)力軸N36°W,基本水平;東區(qū)N25°E,傾角22°.可見在帕米爾北緣卡茲克阿爾特弧形活動褶皺-逆斷裂帶的中、東部,以逆沖推覆活動為主,并有部分走滑類型的地震,基本不存在正斷層類型的地震;在帕米爾東北緣的卡茲克阿爾特弧型構(gòu)造東、西兩側(cè),局部應(yīng)力場最大主壓應(yīng)力方向分別為NNE、NW方向.研究區(qū)的東區(qū)處于西昆侖造山帶、天山褶皺帶以及塔里木塊體的交匯部位,構(gòu)造位置特殊,是帕米爾東北緣弧形斷裂帶與塔拉斯-費(fèi)爾干那深大斷裂、西昆侖斷裂帶的交界處,我們推斷,該區(qū)域在承受印度板塊向歐亞板塊的俯沖作用的同時,也更多地受到了塔里木塊體的順時針旋轉(zhuǎn)作用的影響.
樓小挺等[4]對整個興都庫什-帕米爾中深源地震帶開展了研究,本文的南區(qū)位于該研究中定義為P帶PNE段的東側(cè),地震深度達(dá)150km左右,這里的地震分布為NE向,且再往東,出現(xiàn)了弧形轉(zhuǎn)向.根據(jù)本文結(jié)果,地震以走滑錯動為主,20個深震中走滑地震占一半,逆斷、正斷層各占約1/4.應(yīng)力場反演結(jié)果顯示該區(qū)的最大主壓應(yīng)力方向為N28°W,最大主張應(yīng)力軸方向NE,基本水平.與樓小挺等[4]的研究結(jié)果中,PNE段地震的T軸近水平并沿地震帶走向的結(jié)論一致.
樓小挺等[4]的研究認(rèn)為,帕米爾俯沖帶的中段俯沖深度淺,東段沒有類似于興都庫什俯沖帶以及帕米爾西南段的斷裂或錯動.根據(jù)本文結(jié)果,南區(qū)的最大主壓應(yīng)力方向與其北側(cè)的卡茲克阿爾特弧形推覆構(gòu)造頂部(西區(qū))一致,由北向南,由最大主壓應(yīng)力軸接近水平,過渡為最大主張應(yīng)力軸接近水平,在一定程度揭示了板塊俯沖的動力學(xué)過程.張家聲等[15]認(rèn)為帕米爾中源地震群與帕米爾深俯沖巖板向下由緩傾變陡的深度大體相當(dāng),結(jié)合南區(qū)和西區(qū)的地震深度差異及機(jī)制解中斷層面的傾角,推測在中帕米爾的東部,由北向南的板塊俯沖至150~170km深度,俯沖角度為60°左右.
本文得到的應(yīng)力場方向與中亞地區(qū)重復(fù)GPS測量結(jié)果得到的位移方向一致[14,34-35].研究結(jié)果顯示出,在大尺度的構(gòu)造運(yùn)動及動力作用下,局部應(yīng)力場受所處局部構(gòu)造影響,尤其是在本文所研究的典型的特殊構(gòu)造部位.
致 謝 研究過程中使用了美國伯克利地震實驗室的矩張量反演軟件、IRIS的波形數(shù)據(jù),大部分圖件使用GMT繪制,特此申明.論文形成過程中,田勤儉研究員、沈軍研究員、高國英研究員在地質(zhì)構(gòu)造方面提供了幫助,在此一并致謝!
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續(xù)附表1
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Study on the source characteristics of the 2008 MS6.8Wuqia,Xinjiang earthquake sequence and the stress field on the northeastern boundary of Pamir
TANG Lan-Lan1,ZHAO Cui-Ping2*,WANG Hai-Tao1
1 Seismological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi 830011,China
2 Institute of Earthquake Science,China Earthquake Administration,Beijing100036,China
Moment tensor solutions of 52earthquakes occurred in the 2008 MS6.8Wuqia source region,Xinjiang,were estimated in time domain by using the long period waveforms recorded by the regional broadband stations.Then combined with the Harvard solutions,the characteristic of stress field in northeastern margin of Pamir are studied.The result reveals that overthrusting isthe main pattern on the curved Kazkeaerte active reverse fault fold zone,which is located in front of the collision zone between Indian plate and Eurasian plate,as well as the northern edge of the northward bulge arc structure.And there are also a few strike-slip faults,normal fault almost does not exist.The trend of the local maximum principal stress is different on the top of the arc(the western region in the paper)and the eastern boundary(the eastern region in the paper),which is NNE and NNW respectively,suggesting the influence of clockwise rotation of Tarim block,while the whole Pamir undergoing the force of the India plate crushing to the Eurasian plate.The types of focal mechanism solutions in the southern region,which is located on the eastern section of Pamir deep seismic zone formed by intensive collision,subduction,and deformation process,are mainly strike-slip,and with some normal and reverse faults as well.The trending of the principal compressive stress in western and southern Pamir is the same,but the dip angle in western region is horizontal and the principal tensional stress in the southern region is horizontal,which may reveal that the subduction depth of the Eurasian continental lithosphere in the eastern region of central Pamir is about 150to 170km deep and the subducting angle is about 60°.
Pamir region,Seismic moment tensor inversion,Stress field features
10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.018
P315
2011-05-05,2012-03-13收修定稿
大震應(yīng)急流動觀測與科學(xué)產(chǎn)品加工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用(201108014)、中亞大陸強(qiáng)震構(gòu)造格局及其動力環(huán)境(2008CB425703)、亞歐大陸中、新生代構(gòu)造變動及其與地震災(zāi)害和油氣資源關(guān)系的研究(2008DFA20700)、2010年度震情跟蹤合同制定向工作任務(wù)(2010020107)聯(lián)合資助.
唐蘭蘭,女,1981年生,碩士研究生,主要從事數(shù)字地震學(xué)研究.E-mail:tllfeg1981@163.com
*通訊作者趙翠萍,女,研究員,主要從事數(shù)字地震學(xué)應(yīng)用研究.E-mail:zhaocp@seis.ac.cn
唐蘭蘭,趙翠萍,王海濤.2008年新疆烏恰6.8級地震序列震源特征及帕米爾東北緣應(yīng)力場研究.地球物理學(xué)報,2012,55(4):1228-1239,
10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.018.
Tang L L,Zhao C P,Wang H T.Study on the source characteristics of the 2008 MS6.8Wuqia,Xinjiang earthquake sequence and the stress field on the northeastern boundary of Pamir.Chinese J.Geophys.(in Chinese),2012,55(4):1228-1239,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.018.
(本文編輯 胡素芳)